我国球团生产的现状和展望

2003-01-29 00:00 来源: 我的钢铁 作者:mysteel
    1 历史和现状
    1.1 历 史
    由于我国自产铁矿富块矿很少,在五、六十年代直至七十年代,在前苏联钢铁生产技术的影响下,高炉炼铁几乎都采用自熔性烧结矿为入炉原料。七十年代末,在建设宝钢中,消化和引进了日本的炉料结构模式。在其影响下,不少钢铁企业采用了块矿(来自地方民采或进口)和进口球团矿(自产,大部分为竖炉生产或少量进口)+高碱度烧结矿的模式。有的钢铁企业由于缺乏块矿和球团矿,烧结矿用量比例极高,超过90%,甚至高达100%。同时由于铁原料的来源仅靠国内,铁精矿的用量比例极高。烧结生产也以铁精矿为主,不少烧结厂实行的几乎是全精矿烧结法。细磨铁精矿烧结(来自前苏联)一时成为一个研究的重大课题。就这课题而言,我国烧结生产的技术取得了很大进步。但毕竟由于细磨铁精矿固有的性质(烧结性能差)和我国很小的烧结机型,其生产的烧结矿强度差、粉末多。严重影响着高炉炼铁的技术进步和指标的改善。在此情况下,进行了小球团烧结法的推广和球团烧结法的探讨,并进行了高、低碱度烧结矿组合的烧结生产和冶炼实践。但由于受到原、燃料条件和设备制造的限制,存在不少问题,效果也不明显。因而未能实现我国高炉炼铁的精料和炉料结构的合理。
    球团矿的生产技术对于细磨精矿而言,相比于烧结是一种新的造块技术,也是一种更为合理和有效的造块技术。我国球团矿生产技术的研究和球团厂的建设,起步并不算晚,早在五、六十年代就已开始。而且在六十年代中期还刮起一次“球团风”。但是,由于对球团矿生产技术的科学规律的不尊重,在工厂设计中盲目地确定工艺和造球、焙烧设备(例如用烧结机作焙烧机,不考虑温度和材质的重要性;赤铁矿采用竖炉焙烧工艺;铁精矿性能不能满足造球和焙烧的要求等),而导致了生产的失败。也由于这几次的失败(如武钢二烧带式球团和昆钢竖炉球团等)和在80、90年代激增钢铁产量的客观需要,忽视了球团矿生产这一技术,使我国球团生产技术的发展长期处于缓慢和裹足不前的状态。仅在磁铁矿的竖炉球团方面有了长足的进步。
    1.2 现 状
    1)目前我国竖炉约有30多座(分布于各中、小型企业)。绝大部分的规格为8.0 平米,也有5.5平米(萍乡)和10.5平米的(由8.0平米扩大而来),年产球团矿约1300万吨以上。
    2)带式焙烧机球团:目前仅有包钢(162平米)和鞍钢(321.6平米)各一座。其主体设备均来自国外。包钢球团的主厂房设计来自日本的库存设备;鞍钢球团来自澳大利亚罗布河的二手设备。包钢球团在长期的技术攻关后,到90年代中期才实现了正常生产,但热耗仍然很高。鞍钢球团投产后,生产顺利,产品质量良好,满足了大高炉炼铁的要求。
    3)链篦机----回转窑球团目前生产的仅有承德的∮3.0*30m窑,年产约38万t,和首钢迁安球团厂∮4.7*35m窑,年产球团矿100万t以上。承德窑原按焙烧钠化球团设计,虽经改造和攻关,但主要工艺参数和设备与氧化球团的生产不符。因而在生产中,产品质量较差,能耗较高,作业率也不高,窑容利用率也很低。首钢迁安球团厂,原设计为生产金属化球团,后改生产氧化球团。经前年(2000年)的改造,基本上满足了酸性氧化球团矿生产的要求。因而达到了产量的要求,并实现了较低的能耗,但仍需进一步提高球团矿的强度。
    目前我国球团矿的总生产能力约1700万t/a,但存在着以下问题:
    (1)以竖炉焙烧为主。竖炉球团产量几乎占总产量的80%。而且规模小而分散,30余座竖炉分布于全国各中、小企业。我国竖炉球团生产虽创造了不少新技术,新经验,而且主要用高炉煤气和发生炉煤气作燃料。但竖炉工艺毕竟是一项最老的球团焙烧技术。其生产规模小,产品质量差,很难满足大型高炉炼铁的要求。
    链篦机---回转窑和带式焙烧机球团生产中,单机(系统)的生产能力偏小。在国际上也属于中小型。
    (2)所用原料绝大部分是国产精矿,铁品位低、粒度差、水分高。除鞍钢球团外,其余绝大部分的铁品位仅在61%-62%;精矿粒度为0.074mm占70%-80%;水分≥11.0%。
    (3)产品质量差。球团矿含铁品位低(SiO2也高)、强度差、FeO高(除鞍钢球团抗压强度可达2500N外和首钢球团的FeO较低外)其余各厂各种指标绝大部分远低于国际上通用的球团矿质量标准。因而很难满足今天现代化大型高炉炼铁精料的要求和发挥球团矿在高炉炼铁中的优越性。
    (4)劳动生产率低。由于设备的自动化程度偏低,再加上单机(炉、窑)的规模小,劳动定员也过多,因而劳动生产率远低于国外先进水平。
    (5)环保仍是问题。按说,球团生产的环境由于其自身工艺的特点,应比烧结要好得多。但在我国的球团矿生产中还没有达到这一目的。不少球团厂,由于工艺的不先进和不完善,设备(含除尘设备)的性能差,因而工厂受粉尘的污染严重。同时,在新的环保要求(SO2和CO2的排放)下,粉尘污染仍然是一个需要尽快解决的问题。
    
    2发展和展望
    2.1 发 展
    我国加入WTO以后,面临着激烈的市场竞争,要想降低钢铁生产的成本,就必须进一步提高炼铁技术,在改善高炉炼铁的各项技术经济指标上下功夫。因为高炉炼铁系统在钢铁生产的总成本(特别是能耗)中几乎占了70%,而高炉炼铁的技术进步和指标的改善主要是得益于原料品质的改善。因而必须采用合理的炉料结构和进一步实现精料。这必将促进我国球团矿生产的快速发展,目前这一势头已初见端倪。在前一段技术改造中,有不少企业建设了不少的竖炉球团工厂。如新(疆)钢、马钢、重钢、成(都)钢、涟钢、南(昌)钢、邢钢、武钢大冶铁矿等。在首钢迁安铁矿球团厂截窑改造成功和取得良好技术经济指标的基础上,链篦机―回转窑球团生产技术更受青睐。我国不少企业开始了较大规模(年产百万吨以下)的球团矿生产工厂的建设,例如首钢迁安球团厂二期工程(200万t/a)、柳钢(120万t/a,采用进口矿)、武钢程潮铁矿(120万t/a)和鞍钢弓长岭矿(240万t/a)。另外,正在进行在港口(进口矿石)建设球团厂的规划和可行性研究。
    
    2.2 展 望
    2.2.1 增加球团矿的用量是我国高炉炼铁改善各项技术经济指标的一大措施
    球团矿本身具有较好的冶金性能,如:铁品位高,有利于提高高炉人炉料的综合品位;均匀而规则的形状,强度高,粉末少,更适于高炉内气流分布的要求;低FeO含量和大量的微孔,体现有较好的还原性。同时,随着链篦机―回转窑、带式焙烧机球团技术的发展,优质球团矿的生产以及球团矿在炉内膨胀问题的解决(镁球团矿的生产)和高炉采用新的布料技术,球团矿的良好的冶金性能得到了进一步发挥。同时也由于环保的要求,在国外先进的高炉炼铁中,球团矿的用量越来越高。例如在西欧和日本神户,其球团矿的用量已达70%以上,一般也在20%-50%。
    因此,对于目前我国高炉炼铁,在进行技术改造的同时,在现阶段应实现球团矿(优质)用量比例20%-30%。从而达到提高熟料率,实现更为合理的炉料结构和进一步贯彻精料的目的,使我国高炉炼铁技术水平走上一个新的台阶。目前我国球团矿产量少,质量差,也没有商品球团矿,所需球团主要还靠进口。但我国有着产量丰富的铁精矿和煤资源,且大多数钢铁企业处于内陆,为了满足高炉炼铁的需要,球团矿的发展有着非常广阔的前景。
    2.2.2 球团生产的发展要从国情出发
    (1)充分利用国产铁精矿生产球团矿
    我国自产铁矿石几乎都是磨选的精矿,这种精矿粉最适合的造块工艺是球团。而用作烧结原料,对烧结矿产质量都不利,而且造成严重的环境污染。
    我国自产铁精矿大部分质量优良,具有易选,铁品位高;有害杂质少;S、P含量低等优点,是生产优质球团矿的较为理想的原料。但对目前所产粗精矿必须进行细磨、精选,使其在品位、粒度和水分等方面达到造球的要求。
    (2)在可能的情况下利用进口铁精矿生产球团矿
    随着我国钢铁工业的发展,铁矿石的进口量越来越大,特别是从巴西进口的铁矿石量在不断增加。巴西铁矿石产品中有大量的铁精矿,经细磨后非常适于制造球团矿。现在也有不少企业在筹划和进行利用进口矿生产球团矿的工作。在港口生产球团矿,在某种意义上讲可以缓解钢铁生产的环境污染问题。在现有的竖炉球团生产中配加少量的巴西精矿粉,可改善所产球团矿的质量,这已取得成功的经验。但利用进口铁精矿生产球团矿在经济上是否合理,还应考虑到国际市场上球团矿价格变化等风险性。对此必须予以充分的重视。因为目前世界上商品球团矿的生产能力很大,每年有很大的富余。而且球团矿的价格受运输费用和国际油价的影响很大。这是一个错综复杂的问题,必须认真研究。
    目前可能使用的铁精矿主要来自巴西。巴西有的铁精矿,如卡拉加斯矿粒度较粗,较适于长途运输和堆存,但用于球团生产需进一步细磨(干式)。其品质优良,造球性能也好,但为赤铁矿,焙烧时需内配少量无烟煤粉,作为热量补充。
    (3)中、大型链篦机―回转窑球团生产厂的建设得到较大发展
    由于我国铁原料供应的稳定性很差,复杂多变,相比而言,采用链篦机―回转窑工艺更为适合。此外,目前我国焙烧球团的热源主要还只能依靠煤,高热值的燃气和燃油供应十分困难,即使有所供应,其价格也不会太低,这势必影响到球团矿的生产成本,燃料采用煤在这方面具有较大的优势,因而也比较适合于采用链篦机―回转窑工艺。
    2.2.3 球团矿生产要瞄准世界先进水平
    目前球团矿的生产已越来越受到人们的关注和青睐,但在发展球团生产的同时,必须注重技术上的高起点和产品质量的高档次,因而应十分重视以下几个问题:
    (1)工艺的先进性
    我们必须借鉴国外球团生产的经验,采用先进工艺。例如,竖炉球团作为最老的焙烧工艺在国外已全部淘汰,即使采用链篦机―回转窑和带式焙烧机工艺也应尽可能地采用先进工艺技术和设备。例如鼓风干燥,高效的废热利用和短胖窑等。
    (2)坚持大型化的发展方向
    单机(窑)的大型化仍然是今天改善球凶矿生产的总体质量和改进一系列技术经济指标(包括作业率、投资和提高劳动生产率)的最基本、最有效的措施。
    (3)高质量球团矿的生产
    高炉采用球团矿是一项提高高炉炼铁技术水平,改善各项指标的最基本的技术措施。但必须使用的是优质球团矿,而决非球团矿就行。质量差的球团矿还会给高炉冶炼带来不良的影响。因而必须十分重视球团矿的质量问题。优质球团矿必须具有铁晶位高(SiO:含量低);抗压和耐磨性能好;还原性好;膨胀小等一系列优越的冶金性能。
    (4)重视对环境的影响
    球团生产工艺较烧结生产对环境的污染要少。但是随着环境保护标准的越来越严格,不但在粉尘方面,而且在SO2和CO2的排放方面也提出了更为严格的要求,因而我们应十分重视在球团生产中的环境保护问题。
    4)球团矿生产的商品化
    在国外市场经济的发展过程中,大部分球团厂建于矿业系统,形成了采---选---球的基本模式。球团矿是以商品的形式作为钢铁厂生产的原料。这样,有利于缩短钢铁厂内的生产流程,使钢铁生产管理简化和集中,有利于钢铁生产的优化。同时也减少了原料加工对钢铁企业及其周边城市的污染(球团厂建于矿山或原料码头)。在我国社会主义市场正在形成和发展的今天,也应实行球团矿生产的商品化。特别是在矿山建设球团厂,对我国钢铁企业和矿山企业都有好处。
    
    3 结 语
    随着我国钢铁工业发展新阶段的到来和炼铁技术的快速发展,球团的用量也会有一个明显的增长。因而必须十分重视当前球团厂的建设。坚持技术上的高起点,要瞄准世界先进水平,采用先进的生产工艺和高效的设备生产高质量的球团矿。同时,在可能的条件下,实行大型化和商品球团的生产。

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